几个世纪以来,科学家们一直对暴力、不可预测的现象感到困惑。等离子体爆发它们从我们的太阳中喷涌而出,有时甚至会引发极光并干扰地球上的电信。
但一个国际研究小组认为,他们可能最终确定了驱动这些火山喷发的机制——与之前的假设相反,大型和小型太阳耀斑似乎都是由相同的戏剧性过程引起的。
如果新的假设得到证实,科学家们最终不仅能够预测这些太阳爆发何时发生,还能预测它们是否会对地球造成损害。
现在,我们知道太阳大致遵循11年的活动模式,但很难对太阳耀斑发生的时间和地点做出更精确的预测。
“更好地了解所有尺度的太阳喷发最终可能有助于更好地预测太阳的活动,”英国杜伦大学的首席研究员 Peter Wyper 说道。
“大规模日冕物质抛射(CME)释放出大量太阳等离子体、辐射和高能粒子,可以影响它们周围的空间,包括靠近地球的空间。例如,它们可以干扰卫星通信,因此能够了解和监控这一活动对我们来说是有益的。”
该团队研究了两种主要类型的太阳喷发的 3D 模拟:日冕喷流,这是相对较小的等离子体爆发; 还有更大的日冕物质抛射,它将巨大的等离子体和磁场云高速喷射到太空中。
研究人员已经知道,这两种类型的喷发都涉及太阳大气层中低层的蛇状致密等离子体细丝,但没有人能够弄清楚是什么导致了如此不同规模的喷发。
借助新模型,该团队能够证明,当磁场线在它们上方的太阳表面破裂并重新结合 - 这个过程称为磁重联。
您可以在下面的过程动画中看到黄色的细丝:
这与已知的生产过程相同巨大的日冕物质抛射,但到目前为止它还没有与小型日冕喷流联系起来。
“以前人们认为太阳不同规模的喷发有不同的驱动因素,但我们的研究为这一活动提供了一个理论通用模型,这非常令人兴奋,”维珀说。
研究人员将他们的新假设称为“突破模型”,因为它基本上涉及等离子体的受压细丝,在最终突破并逃逸到太空之前,不断地推动其磁力限制。
那么,如果磁重联同时引起了日冕物质抛射和日冕喷流,那么是什么让它们的规模如此不同呢?
研究小组表明,细丝周围磁场的强度和结构决定了发生的喷发类型。
根据这些信息,他们可以更好地预测太阳将要做什么。
这很重要,因为日冕物质抛射不仅在我们在地球磁极看到的壮观光影中发挥作用,而且它们还可以喷射出足够的电磁辐射,从而影响无线电传输、卫星通信,并可能危及宇航员。
“这个突破性的模型统一了我们对太阳正在发生的事情的看法,”一位研究人员说,来自美国宇航局戈达德太空飞行中心的理查德·德沃尔。
“在统一的背景下,我们可以加深对这些火山喷发是如何开始、如何预测它们以及如何更好地理解它们的后果的理解。”
但目前,这一假设尚未得到检验。 研究人员的下一步是通过对太阳大气的高分辨率观测来确认他们的模型——这些数据目前还无法获得,但希望随着新的太空望远镜在新的几年内上线而能够获得。
该研究已出版于自然。